雖然物聯(lián)網(wǎng)的用例比比皆是，部署也在快速增長(zhǎng)，但技術(shù)領(lǐng)域仍然可以壓倒新來(lái)者。本文概述了無(wú)線連接協(xié)議及其各自的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和推薦的應(yīng)用領(lǐng)域。

不斷擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)

企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)正在利用物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù)來(lái)最大限度地提高效率和降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，同時(shí)改善向其成員提供的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)實(shí)施互聯(lián)解決方案，包括公用事業(yè)、互聯(lián)車輛、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療保健、運(yùn)輸以及企業(yè)和家庭的安全，推動(dòng)了各種垂直行業(yè)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)還推動(dòng)了創(chuàng)新的新機(jī)遇——在解決問(wèn)題的同時(shí)實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)和環(huán)境變化。

物聯(lián)網(wǎng)在過(guò)去幾年中的增長(zhǎng)及其未來(lái)的市場(chǎng)潛力都令人印象深刻。市場(chǎng)情報(bào)公司國(guó)際數(shù)據(jù)公司(IDC)估計(jì)，2020年物聯(lián)網(wǎng)支出約為7420億美元。展望未來(lái)，IDC的《物聯(lián)網(wǎng)支出指南》預(yù)計(jì)，全球物聯(lián)網(wǎng)在2020-2024年的復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為11.3%預(yù)測(cè)期。

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無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)連接選項(xiàng)

當(dāng)涉及到連接設(shè)備時(shí)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)前景仍然復(fù)雜且分散，沒(méi)有一種千篇一律的協(xié)議能夠解決所有物聯(lián)網(wǎng)用例。每個(gè)連接選項(xiàng)都在功耗，帶寬和范圍之間進(jìn)行權(quán)衡，如下圖所示：

由于種類繁多的選擇(以及首字母縮寫詞)，可能難以為特定的垂直市場(chǎng)用例選擇合適的無(wú)線連接解決方??案進(jìn)行部署。

為了幫助理解這種連接難題，這里是對(duì)前六種無(wú)線類別的概述，詳細(xì)介紹了它們的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)，功耗，范圍和帶寬功能。

短程解決方案

以下三個(gè)IoT連接選項(xiàng)可在短距離內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)-通常在收集數(shù)據(jù)的“事物”與處理數(shù)據(jù)或通過(guò)Internet將其發(fā)送到另一個(gè)(通常是云)平臺(tái)進(jìn)行處理的集線器或網(wǎng)關(guān)之間的距離小于150米。

Wi-Fi

盡管在企業(yè)和家庭環(huán)境中提供高吞吐量數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要，但Wi-Fi在IoT空間的覆蓋范圍，可擴(kuò)展性和功耗方面存在局限性。對(duì)于消費(fèi)者而言，它主要用于智能家居小工具，電器和安全攝像機(jī)，這些攝像機(jī)可連接到電源插座并直接連接到互聯(lián)網(wǎng)。

Wi-Fi是辦公環(huán)境和智能工廠的理想選擇，在這些工廠和工廠中，監(jiān)視生產(chǎn)效率的傳感器會(huì)頻繁發(fā)送數(shù)據(jù)，但限于相對(duì)較小的物理范圍。盡管從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，它適合用于智能辦公室和類似的公司或公共場(chǎng)所，但出于安全原因，IT部門經(jīng)常不允許在其網(wǎng)絡(luò)上使用IoT設(shè)備。

藍(lán)牙/BLE

像Wi-Fi一樣，藍(lán)牙技術(shù)可以連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，但可以在更短的范圍內(nèi)(通常小于10米)工作。藍(lán)牙最初旨在在消費(fèi)類設(shè)備之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)據(jù)交換。

針對(duì)功耗進(jìn)行了優(yōu)化的藍(lán)牙低功耗(BLE)后來(lái)被引入到小型消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，例如健身和醫(yī)療可穿戴設(shè)備，智能家居設(shè)備以及信標(biāo)。通常，數(shù)據(jù)可以方便地與智能手機(jī)進(jìn)行通信并可視化。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Zigbee，Z-Wave，線程)

使用網(wǎng)狀拓?fù)鋪?lái)部署這些解決方案，以通過(guò)在附近分布的多個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)上中繼傳感器數(shù)據(jù)來(lái)擴(kuò)展覆蓋范圍。受電節(jié)點(diǎn)協(xié)作進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)。Zigbee和類似的網(wǎng)狀協(xié)議(例如Z-Wave，Thread)在中等物理范圍(小于100米)內(nèi)運(yùn)行效果最佳。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)連接最常用于智能家居或智能建筑空間中的無(wú)線控制和監(jiān)視應(yīng)用，例如連接的照明，HVAC控制，煙霧和二氧化碳檢測(cè)器，安全性和能源管理。

遠(yuǎn)程解決方案

低功耗，廣域網(wǎng)(LPWAN)是任何允許長(zhǎng)距離通信(從網(wǎng)關(guān)設(shè)備到端點(diǎn)的信號(hào)范圍至少為500米)的任何網(wǎng)絡(luò)的總稱。它們最適合用于發(fā)送少量且不頻繁的，對(duì)時(shí)間不太敏感的數(shù)據(jù)的用例，例如智能公用事業(yè)計(jì)量、資產(chǎn)跟蹤、智能農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)控、設(shè)施管理、占用檢測(cè)和耗材監(jiān)控。LPWAN連接分為兩類：非許可頻率和許可頻率。

未經(jīng)許可的LPWAN(LoRaWAN，Sigfox)

大約有25種不同的LPWAN技術(shù)使用未經(jīng)許可的頻率，但LoRaWAN和Sigfox已成為該領(lǐng)域的明顯領(lǐng)導(dǎo)者。

LoRaWAN是由LoRa聯(lián)盟開(kāi)發(fā)和維護(hù)的長(zhǎng)期LPWAN規(guī)范，該組織是一個(gè)非營(yíng)利性組織，擁有500多家全球成員公司。LoRaWAN體系結(jié)構(gòu)利用網(wǎng)關(guān)在終端設(shè)備和中央網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間中繼消息。它可以部署為私有網(wǎng)絡(luò)，也可以通過(guò)集成商作為公共網(wǎng)絡(luò)提供。盡管基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，但來(lái)自不同制造商的LoRa設(shè)備依賴于美國(guó)Semtech公司的片上技術(shù)。

另一方面，Sigfox是一家在法國(guó)開(kāi)發(fā)專利，專有技術(shù)的公司。Sigfox有時(shí)會(huì)通過(guò)合作伙伴關(guān)系推出并維護(hù)自己的網(wǎng)絡(luò)，并直接從網(wǎng)絡(luò)訂閱中獲利。目前，Sigfox在歐盟地區(qū)比在美國(guó)更受歡迎。

非蜂窩非授權(quán)頻段技術(shù)可以為某些組織提供比以下蜂窩選項(xiàng)更好的服務(wù)，因?yàn)樗鼈兊膬r(jià)格較低。但是，這些LPWAN通常比標(biāo)準(zhǔn)許可的蜂窩技術(shù)運(yùn)行速度慢且可靠性不高。

順便提及，術(shù)語(yǔ)“蜂窩”是指蜂窩網(wǎng)絡(luò)分布在其上的陸地區(qū)域，每個(gè)區(qū)域至少由一個(gè)固定位置的收發(fā)器提供服務(wù);這些陸地區(qū)域稱為“單元”。